Maintenance des moteurs à courant continu - Cours d'Electrotechnique avec Maxicours

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Maintenance des moteurs à courant continu

Les moteurs à courant continu sont des machines de conception plus complexe que les moteurs à courant alternatif.

Cela provient de l'induit qui en est, comme vous l'avez vu, le circuit principal. Il est constitué de conducteurs formant des faisceaux logés dans des encoches du rotor.

La liaison électrique entre ces conducteurs (tournants) et le circuit d'alimentation (fixe) se fait par l'intermédiaire :

  • du collecteur ;
  • et des balais.

Cet ensemble constitue le point faible de la machine et nécessite des opérations de maintenance toutes particulières.

1. Installation

L'implantation du moteur à courant continu dépend de son indice de protection (IP). L'endroit où il sera installé doit respecter ces conditions.

Par exemple, une machine avec un indice de protection IP 23 devra être installé impérativement sous abri, non exposé au intempéries.

La norme CEI 34-1 définit les conditions normales d'utilisation d'un moteur standard telles que :

température ambiante comprise entre + 5°C et + 40°C ;

altitude inférieure à 1000 m ;

pression atmosphérique inférieure à 1050 mbar ;

humidité absolue comprise entre 5 et 23 g/m3 ;

air ambiant chimiquement neutre et sans poussières.

La manipulation du moteur se fait à partir des anneaux de levage prévus à cet effet et disposés sur la partie supérieure du moteur.

Il faut également que l'emplacement du moteur soit une aire plane et ne pas transmettre de vibrations;

et pour des raisons de commodité d'intervention on assurera une bonne accessibilité aux bornes du moteur et aux portes de visite.

Calage des balais :

Nous avons vu que:

- Le collecteur et les balais assurent la liaison entre les conducteurs tournants du rotor et le circuit extérieur.

- Le collecteur est constitué de lames de cuivre isolées les unes des autres et reliées aux spires du rotor.

On appelle la commutation, le passage des balais d'une lame sur l'autre.

L'espace isolant entre les lames étant très mince, le balai est à ce moment là en contact avec deux lames et les met donc en court circuit. Il faut donc qu'il n'y ait aucune tension entre elles à ce moment là.

C'est lors du passage de la spire entre les pôles que nous avons cette condition. On dit que la spire est sur la ligne neutre (figure suivante).

Pour assurer une bonne commutation, sans étincelles aux balais, il faut que ces derniers soit "calés sur la ligne neutre".

Passage de la ligne neutre :

On voit sur la figure 4.13 que lorsque les balais commutent d'une lame sur l'autre lorsque la spire franchi la ligne neutre.

Il existe plusieurs méthodes de calage des balais sur la ligne neutre. Celle présentée ci-dessous est la méthode dite simplifiée, un peu moins précise mais beaucoup plus rapide que les autres. Elle nécessite l'utilisation d'un millivoltmètre.

- Machine à l'arrêt, induit déconnecté et immobilisé.

- On alimente les pôles en courant alternatif sous faible tension.

- On branche le millivoltmètre aux bornes de l'induit.

- On tourne la couronne porte-balais très progressivement jusqu'à ce que la déviation du millivoltmètre, fonctionnant sur sa plus grande sensibilité, passe par le minimum.

- Pratiquement, et pour rendre la méthode plus sensible, on repère d'un trait sur la carcasse la position de la couronne correspondant au zéro du millivoltmètre. On poursuit la manœuvre dans le même sens pour encadrer la ligne neutre.

- En tournant la couronne dans le sens inverse, le millivoltmètre repasse par zéro, d'où un second repère qui doit coïncider avec le premier.

- Il est conseillé de répéter deux ou trois fois l'opération pour des positions différentes de l'induit autour de son axe.

2. Entretien

Entretenir un moteur, c'est le maintenir en bonnes conditions de fonctionnement, c'est allonger sa durée de vie et éviter les pertes d'exploitation dues a des arrêts de machine et réparer pour ne pas avoir entretenu.

L'entretien préventif d'une machine se fait selon quatre points et chronologiquement :

Vérifications au ralentissement : Surveillance des bruits pendant la phase de ralentissement de la machine, aux paliers, aux balais, à l'accouplement. Vérifier que le rotor ne s'arrête pas toujours au même endroit.

Nettoyages : Soufflage à l'air comprimé des rotor et stator, trappes et visites ouvertes, de telle sorte que la poussière soit évacuée à l'extérieur de la machine. Nettoyage des filtres et isolateurs. Brossage entre lames du collecteur avec une brosse de soie de verre ou de nylon.

Mesures ou contrôles : Mesure au comparateur du faux-rond du collecteur, mesure d'isolement des enroulements à chaud et à froid, avant et après soufflage. Mesures aux balais selon les prescriptions des fabricants.

Vérifications à l'arrêt : Nous avons vu que ce sont le collecteur et les balais qui demandent un soin particulier. La figure suivante vous montre un collecteur de machine à courant continu et ses balais.

Collecteur d'un moteur à courant continu :

Sur la figure suivante vous apercevez un balai et une couronne porte-balais.

Balais et couronne porte-balais :

Vérification du collecteur :

Un examen du collecteur permet de diagnostiquer des défauts et d'agir de façon préventive. La figure suivante vous montre quelques différents aspect de la patine du collecteur et les défauts décelés. Regarder également attentivement l'état du chanfrein des lames et si le collecteur est gras. La figure ci-après montre le chanfrein normal des lames de collecteur.

Patines et défauts de collecteur :

Chanfreins des lames de collecteur :

Vérification des balais :

Vérifier la propreté et l'écartement des portes-balais d'avec le collecteur. Vérifier l'usure, l'état des balais et qu'ils coulissent normalement dans leur cage. La figure suivante vous montre un porte-balais muni d'un système d'alarme lorsque le balai est usé.

Porte-balais avec système d'alarme :

En cas d'arrêt prolongé d'une machine à courant continu, il est conseillé de relever les balais ou de les séparer du collecteur avec une feuille en matière isolante et protéger le tout contre les chocs et les projections d'huile.

Le démontage puis, le remontage d'un moteur lorsque cela s'avère nécessaire se fait selon une procédure en général fournie par le constructeur et qui doit être suivie scrupuleusement.

3. Incidents de fonctionnement

Le tableau de la figure suivante vous présente :

- les principaux incidents de fonctionnement propres aux moteurs à courant continu ;

- la cause du défaut constaté ;

- les remèdes appropriés.

Incidents de fonctionnement :

4. Résumé sur la maintenance des moteurs à courant continu

Après avoir parcouru cette étude, assurez vous de retenir les points suivants :

• Les conditions de l'ambiance pour l'implantation d'un moteur à courant continu dépendant de son indice de protection IP.

• La ligne neutre d'une machine à courant continu est la ligne où la tension entre lames du collecteur est théoriquement nulle et sur laquelle les balais doivent être "calés".

• Toute consigne d'entretien préventif sans démontage de machine comporte normalement et dans l'ordre chronologique :

- des vérifications au ralentissement et jusqu'à l'arrêt ;

- des nettoyages ;

- des mesures ou contrôles électriques et mécaniques ;

- des vérifications à l'arrêt avant remise en route.

• En cas d'arrêt prolongé d'une machine à courant continu il est conseillé de prendre les précautions suivantes :

- relever ou isoler les balais du collecteur ;

- protéger le collecteur contre les chocs et les projections d'huile.

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